搜索
1新疆焦煤集团2130矿综采方案一、工作面基本地质条件2130煤矿24222工作面工作面走向长度720米，平均斜长114m，平均倾角40度，最大倾角47度，煤层平均厚度4m，最大厚度4.5m，最小厚度3m，4#煤层伪顶厚为0.3～1.8m的煤与碳质泥岩互层。直接顶为9.3米的砂砾岩硅质胶结坚硬。老顶为13.24米厚中砂岩组成，抗风化厚层状。直接底为3.8米厚黑色粉砂岩，节理发育，风化易碎。老底为5.3米厚中砂岩，抗风化。二、上综采的可行性（一）、我国大倾角煤层综采简况1、广能大倾角煤层综采需解决的主要问题2006年前，国内推广的大倾角煤层综采都是绿水洞煤矿1999年成功的第一代技术，应用的煤层倾角较小，平均倾角小于40度。多年的生产实践告诉他们，第一代大倾角综采技术用于倾角小于煤炭自溜角度（约40度）的工作面尚可，当工作面倾角超过煤炭自溜角度，即工作面运输机不开动煤炭也会自溜时，工作面安全问题严峻，产量锐减。急需解决以下问题：（1）、工作面煤矸下滚下窜伤人问题。当工作面倾角超过煤炭自溜角度时，采煤机割下的煤、工作面片帮冒顶垮下的煤矸、移架时液压支架顶梁上漏出的煤矸等，都会加速向下飞窜，飞窜的一部分会进入工作面伤人。（2）、下出口安全问题。大倾角煤层综采的端头支架过去没有使用成功，工作面下出口只好用单体柱支护。当工作面倾角超过煤炭自溜角度时，采煤机割下的煤等加速下窜，到达工作面下出口时的冲击力很大，无法确保下出口通过人员和作业人员安全，无法确保通风安全。倾角越大，下出口支护和安全防护工作的难度越大。（3）、工作面运输机可靠防滑问题。过去工作面运输机可靠防滑问题一直未解决好，只好将工作面布置成伪仰斜，让前移运输机时产生的向上分量来抵消每循环的下滑量。伪仰斜却带来煤壁片帮加重、液压支架挤架、在工作面液压支架间排列呈锯齿状、伪仰斜的超前度难掌握好等等一系列问题。因此，随着工作面2倾角的进一步增大，解决工作面运输机可靠防滑问题越来越急迫。（4）、液压支架可靠防倒防滑问题。液压支架防倒防滑是靠顶梁侧护板千斤顶、掩护梁侧护板千斤顶、底座调架梁千斤顶。实践表明，将这5-6根千斤顶推出再降架移架时，支架就移不动（因与上下支架间的夹持力太大）；不推出这些千斤顶降架移架时，移架过程中支架就有少量下滑下倒，而支架下滑下倒在上方产生的间隙却立即被涌入的煤矸所占据，支架移到位后再用这5-6根千斤顶企图将支架抵上来恢复到理想位置后再升紧立柱的目标就不能实现。这样一来就产生支架下滑下倒量的累积，于是每隔一段时间就出现工作面中下部支架被挤紧移不动。2、广能第三代大倾角煤层综采1）、第三代大倾角煤层综采需解决的主要问题第二代大倾角煤层综采主要是研制出了能适应到60度倾角的液压支架和端头支架，通过多项专利技术解决了防止工作面飞煤飞矸伤人问题、工作面下出口的安全防护及支护问题、工作面运输机可靠防滑问题等，将大倾角煤层综采向前推进了一大步，但他们很快又发现了下述新问题和薄弱环节。（1）、采煤机牵引行走系统不适问题。嘉华公司研制的能适应到60度倾角的液压支架和端头支架的工业性试验是在绿水洞煤矿5654工作面进行的，该面开切眼处倾角34-51度，平均45度，往推进方向逐渐变小。该面用的MG250/620-QWD采煤机，其适应倾角为≤45度。是当时国内最能适应大倾角煤层开采的。然而，投产后每采约8万吨煤牵引行走系统就出现一次大故障（牵引箱内齿轮断齿、驱动轮轴扭弯等），连续发生3次后，矿上只好采取提前主动更换牵引箱。行走轮断齿（一月内曾发生7次）、导向滑靴损坏、行走轮轴承损坏等较小故障更多。（2）、工作面运输机电机减速器布置不理想。大倾角综采面运输机通常只需在工作面上口设电机减速器。电机减速器我们先采用平行布置，后来改用垂直布置。实践证明，两种布置方式都不理想：平行布置的主要问题是润滑效果差，一轴扇齿轮故障率高。扇齿轮出现第一次故障后，修复起来使用的时间更短。电机减速器垂直布置在工作面煤壁侧的主要问题是采煤机经常割不穿，需人工开缺口；推移运输机时有时还会损坏电机减速器。电机减速器垂直布置在工作面采空3侧的主要问题一是工作面上口需用单体支柱支护的范围大，二是不利工作面加减液压支架，三是行人不便。（3）、工作面只能单向割煤问题。大倾角综采面过去一直只能下行单向割煤，采煤机上行时走空刀。倾角越大，采煤司机、拉架工等工作人员行走越困难，实现双向割煤，对职工劳动强度，对工作面顶板管理，对企业经济效益的好处都是显而易见的。（4）、液压支架在工作面排列呈锯齿状问题。我们在研制急倾斜液压支架时，通过采取将防倒防滑千斤顶与调架千斤顶分开、拉架时推移千斤顶与防倒防滑千斤顶联动等措施，从根本上解决了液压支架可靠防倒防滑问题，但液压支架在工作面排列呈锯齿状（影响护顶效果，有时采煤机又割顶梁）问题还未解决好。（5）、采煤机管缆拖移不够顺畅。在倾角很大的综采面，采煤机下行时正常情况下管缆夹能自行下滑；但遇局部倾角较小等情况时管缆夹又不自行下滑，不自行下滑时就卷起叠三层，当叠三层运行到一定长度时所叠三层却又突然下滑。突然下滑发生时，有时拉断电缆，有时打伤人员。（6）、转载机不时被压死。工作面倾角超过煤炭自溜角度时，当顺槽运煤设备突然停机时，即使采煤机也同时停机，工作面沿途的煤跑下来压在转载机上就可能造成转载机启车时开不动；采煤机正常割煤遇煤壁较大面积片帮有时也可能压死转载机。2）、第三代大倾角煤层综采成套设备的内容及适用条件第三代大倾角煤层综采成套设备包括：采煤机、工作面运输机、工作面液压支架、工作面下口的端头支架、转载机。破碎机、皮带运输机、三站设备等用国内现有设备。成套设备适用条件为：适用煤层倾角≤60度，适用采高1-5米。3）、第三代大倾角煤层综采支架的主要特点（1）、液压支架具有主动防倒防滑功能。该技术解决了大倾角综采多年来一直未彻底解决的液压支架防倒防滑。这项技术目前国内外未见先例。（2）、液压支架设计了自动移正功能。该技术使大倾角综采多年一直存在的液压支架与工作面运输机不垂直，液压支架在工作面排列呈锯齿状这一问题得以解决。这项技术目前国内外未见先例。4（3）、可靠防止工作面运输机下滑技术。大倾角综采面防止工作面运输机下滑问题，我国大倾角综采多年来一直未解决好，本成套设备所用技术解决了这一问题，为大倾角综采双向割煤奠定了基础；这一技术解决后工作面不需再采用仰伪斜推进，而采用真倾斜推进，或有较小俯角（工作面俯角≤150）的俯伪斜推进。这项技术国内外未见先例。（4）、具有防止工作面煤矸下滚下窜伤人方面最先进的技术。这方面的技术是嘉华公司的专利，也是多年大倾角煤层综采的结晶。（5）、工作面下出口用端头支架支护。嘉华公司端头支架这一专利产品既解决了大倾角条件下下出口的支护问题，也解决了下出口的安全防护问题。3、广能集团大倾角技术状况迄今为止，广能集团大倾角煤层综采方面我们已经有20多项专利，“绿水洞煤矿大倾角煤层综采技术研究”项目获四川省政府科技进步一等奖，“急倾斜煤层综采液压支架研制”项目获四川省政府科技进步一等奖，“急倾斜采煤机开发与制造技术研究”项目获四川省政府科技进步一等奖，“大倾角煤层长壁工作面综合机械化开采技术和装备”获国务院颁发的国家科技进步二等奖。4、目前正在做的事情绿水洞煤矿这套适应70度煤层倾角的综采设备我们的最终目标是实现自动化，目前正按此进行，计划年底完成设备制造，明年初设备下井。（二）、焦煤集团2130矿上综采成功的可能性1、上综采的主要难点。新疆焦煤集团2130煤矿24222工作面上综采的主要难点一是煤层倾角较大。煤层倾角平均40°，最大47°。二是煤层采高大且煤厚变化较大。24222工作面煤层全厚3-4.5米，平均4米。2、焦煤集团2130矿能否克服上述难点的分析1）、煤层倾角大问题。煤层倾角平均40°，最大47°，其煤层倾角比广能集团李子垭南二井、李子垭南煤矿、绿水洞煤矿等综采工作面的煤层倾角略小，虽然采高大，按我们的经验分析比较后认为，2130煤矿24222工作面这样的煤层倾角上大采高综采不会有问题。2）、煤层采高大且煤厚变化较大问题。按焦煤集团2130矿24222工作面的煤层厚度，应该是大采高，大采高区域的煤厚情况液压支架最大高度4.8米合适。5上述李子垭煤矿南二井及绿水洞煤矿支架最大高度都是3.6米,嘉华公司此前为新疆农八师设计制造过4.4米的综采支架，给攀枝花花山矿设计制造的5.6米支架（目前正在工业性实验），我们分析后认为通过业主的努力2130煤矿4#煤层这种大倾角煤层选用最大高度为4.8米的液压支架成功是可靠的。3焦煤集团2130矿上大倾角大采高综采的有利因素(1）有可供大采高综采煤层储量作保障。(2）矿井生产技术条件具备。2130煤矿，各生产系统设计布置合理，其生产能力很大。其矿井设计能力为90万t／a。(3）员工队伍素质有了进一步提高，人才队伍可行。2130煤矿前期锻炼了一大批技术过硬的综采队伍，管理水平和技术技能水平有了很大的提高，员工素质基本具备了上大倾角大采高综采的条件。(4）有可供借鉴的大采高综采经验。我国在大采高综采方面有很多成功的经验，如阳泉的寺家庄矿使用ZY8000／26／56型支架开采3-5.4m煤层；徐州张双楼煤矿使用BY3200/23/45型支架开采2.4-4.3m煤层；平顶山十二矿使用ZY4000-17/37液压支架开采2-3.5m煤层；新汶集团内蒙公司福城煤矿使用ZY9000/24/50支架开采4.5m煤层；神华集团使用7米高支架开采7.0m煤层；2013年7月川煤攀枝花煤业公司花山矿使用ZY8600/26/56支架开采5.2m的煤层。(5）有可供借鉴的大倾角综采经验。华蓥山广能集团绿水洞煤矿使用ZJ3600/15/36型四柱支撑掩护式液压支架，开采最大倾角达到65°；华蓥山广能集团李子垭煤矿南二井3102工作面的煤层倾角45°-53°，平均48.5°等均已成功开采；华蓥山广能公司绿水洞煤矿3212工作面的煤层倾角52°-63°，平均57°正在回采；攀枝花煤业公司花山矿4238工作面的煤层平均倾角38°在2013年7月试采成功，目前正在有序正常推进。4成功的可能性结论综上所述，我国经过20多年的努力，大倾角综采和大采高综采技术已经成熟，采高大于或等于2130煤矿24222工作面的都获得成功，煤层倾角比2130煤矿24222工作面的大比比皆是。现在四川攀枝花花山矿使用大采高支架开采，6煤层倾角平均38°，工业性试验开采效果良好，因而2130煤矿24222工作面的大倾角大采高综采成功系数大大提高，只要通过业主加强现场管理和科学合理选择成熟的大倾角大采高综采设备，项目达到预期目标是完全能够成功的。四、综采设备选型配套1、配套原则工作面综采设备的配套和选型直接关系综采设备的有效发挥和可靠性，决定高产高效目标能否实现。焦煤集团2130矿2422工作面综采设备的配套选型主要从以下几方面入手。（1）采用技术先进、性能优良的高可靠性装备。（2）通过合理选型和正确配套，保证每台设备之间协调、能力配套。（3）让综采配套设备的生产能力与目标产量相适应，并为增产留有余地，为布置更长工作面留有余地。2、综采采高确定根据该矿24222工作面煤层，厚度3-4.5m，平均厚度4m，煤厚变化很大等情况。结合矿方意见，根据我们（华蓥山广能集团）的经验和综采设备的技术状况，认为2130煤矿24222工作面这样的煤层倾角最大采高4.5米是有把握的。3、采煤机选型1）、工作面日进尺2130煤矿4#煤层综采面按年产45万吨计算，每年按300个工作日算，则日产量为1500t，计算出工作面日进尺。CHLQSr/式中：S——工作面日进尺；rQ——工作面日产量，1500t；L——工作面长度，取114m；7H——工作面平均采高，4m；——煤体容重，1.45t/m3；C——煤炭回收率，95%。S=1500/(114×4×1.45×0.95)≈2.38。按采煤机截深0.8m计算，则工作面日进刀数为2.38÷0.8≈3。2）、采煤机日切割（行走）总长度1